|
Titel
7
|
SO7_SRC - Enzymer og bæredygtighed
Plan givet til eleverne:
Studieretningscase (SRC)
I jeres arbejde med denne opgave træner I at afgrænse et problem, bearbejde konkrete data og empiri, udarbejde en specifik problemstilling og besvare den i en opgave med formelle krav.
Baggrund:
I løbet af den gymnasiale uddannelse tilegner I jer en masse særfaglige færdigheder i de individuelle fag, men I lærer også en række overfaglige egenskaber og metoder. Det er i faget ”studieområdet (SO)” at disse overfaglige og tværfaglige egenskaber og metoder trænes, selv om I nok vil opleve at I bruger flere af disse egenskaber i andre fag også. Faget afsluttes med en obligatorisk opgave, studieområdeprojektet (SOP), der består af en skriftlig besvarelse af en problemformulering samt en mundtlig eksamen på baggrund af opgavebesvarelsen.
Med dansk-idéhistorieopgaven, og nu studieretningscasen, træner I nogle af de færdigheder I skal bruge til studieområdeprojektet.
Eksempelvis:
• undersøge og afgrænse en problemstilling ved at kombinere viden og metoder fra forskellige fag og udarbejde en problemformulering
• søge, vurdere og anvende fagligt relevant information
• perspektivere den behandlede problemstilling
• demonstrere evne til faglig formidling, herunder beherske forskellige genrer og
fremstillingsformen i en skriftlig opgavebesvarelse
Om studieretningscasen og arbejdsprocessen:
Jeres lærere har valgt et emne og en række materialer der skal give jer en forforståelse for emnet. Med udgangspunkt i disse materialer skal I undersøge og søge information om en, eller flere, specifikke problemstillinger som I finder interessante inden for emnet. På baggrund af jeres vidensindsamling skal I skrive en problemformulering, og det er denne problemformulering der skal besvares i jeres studieretningscase.
I begyndelsen af forløbet vil I modtage undervisning der er relevant for emnet, og gennem hele forløbet er der mulighed for at modtage vejledning.
Skriveperiode og formelle krav:
Opgaveperioden for studieretningscasen er fra mandag d. 10/8 og opgaven afleveres mandag d. 17/8 kl 18.00 på Lectio. På næste side findes et mere detaljeret skema over de 8 dage, som er afsat til forløbet.
Opgaven skal indeholde en forside, indholdsfortegnelse, kildehenvisninger og kildeliste (Harvard-metoden), og et dansksproget resumé foruden selve opgavebesvarelsen.
Opgaven skal have et omfang af 6-8 normalsider (2400 tegn per side). Forside, indholdsfortegnelse, kildeliste, fodnoter, figurer, tabeller og lignende medregnes ikke.
Enzymer og bæredygtighed
Alt liv er understøttet af en lang række biokemiske reaktioner, eksempelvis fotosyntesen og respirationen, og hver eneste delreaktion i disse processer er katalyseret af et enzym. Man kan derfor sige, at enzymer er et af livets vigtigste dele og at liv ikke kunne eksistere uden enzymer. Enzymer er proteiner og fungerer altså som en slags biologiske katalysatorer der får en biokemisk reaktion til at forløbe hundredvis, tusindvis eller titusindvis gange hurtigere. Fra at forskningen i høj grad handlede om at kortlægge og karakteriserer enzymer for at forstå deres funktion i organismer, eksempelvis natrium-kalium pumpen som Jens Christian Skou opdagede i 1957 og senere (i 1997) fik en nobelpris for, er der nu fokus på den industrielle udnyttelse af enzymer. I dag tilsættes der enzymer til alt fra vaskepulver til tandpasta og mange produkter produceres i dag ved hjælp af enzymer.
Livets mangfoldighed og diversitet på jorden kan opfattes som en slags bibliotek af enzymer, der hver især har en nærmest unik funktion. Forskere har f.eks. fundet ud af at bakterien Ideonella sakaiensis udtrykker enzymerne PETase og MHETase, der gør den i stand til at nedbryde plastikpolymeren PET. Denne opdagelse kan forhåbentlig på sigt hjælpe os med at bekæmpe plastikforureningen i verden. Der ledes også efter organismer, der er virkelig gode til at nedbryde cellulose for at optimere produktionen af bioethanol og på den måde fremme en mere bæredygtig verden, og en lang række andre mulige anvendelser.
I det hele taget spiller opdagelsen og udviklingen af nye enzymer en stor rolle i håbet om en mere bæredygtig fremtid. I industrien er man ofte afhængig af at anvende høje temperaturer, højt tryk eller giftige og skadelige kemikalier i produktionen af moderne produkter. Men enzymer, disse biologiske katalysatorer, kan anvendes til at få en kemisk eller biokemisk reaktion til at forløbe mange gange hurtigere uden at skulle hæve temperaturen eller trykket, og ofte uden at danne giftige eller skadelige restprodukter. På den måde kan opdagelsen og udviklingen af et nyt enzym overflødiggøre et eller flere energikrævende, CO2-udledende og dyre trin i produktionen, og på den måde gøre dele af den industrielle produktion mere bæredygtig.
I denne uge skal du arbejde med enzymer, deres karakteristika og deres anvendelse - specifikt i forhold til det overordnede tema om enzymer og bæredygtighed. Du vil modtage undervisning om enzymer og hvordan de karakteriseres eksperimentelt og matematisk. Du skal læse, undersøge og diskutere en række artikler om enzymer og deres anvendelse og på den måde arbejde dig længere og længere ind i temaet. Undervejs, og som en del af denne proces, skal du udarbejde en problemformulering. Denne problemformulering skal indbyde dine to studieretningsfag (bioteknologi og matematik) til løsning af problemet og give mulighed for at diskutere begreber fra kernestoffet i studieområdet (SO), herunder faglige metoder, hvordan de kobles og deres begrænsninger. De faglige mål for SO er listet nedenfor:
Faglige mål for SO - Eleverne skal kunne:
• Undersøge og afgrænse en problemstilling ved at kombinere viden og metoder fra forskellige fag og udarbejde en
• Problemformulering.
• Søge, vurdere og anvende fagligt relevant information
• Kombinere viden og metoder fra fagene til indsamling og analyse af empiri og bearbejdning af problemstillingen
• Perspektivere den behandlede problemstilling
• Demonstrere evne til faglig formidling såvel mundtligt som skriftligt, herunder beherske forskellige genrer og
• fremstillingsformen i en skriftlig opgavebesvarelse
• Vurdere forskellige fags og metoders muligheder og begrænsninger i arbejdet med problemstillingen
• Kunne anvende relevante studiemetoder samt forholde sig refleksivt til egen læreproces og eget arbejde.
Opgaveprocessen:
• Ved gennemlæsning af artiklerne støder du på en række fagbegreber, metoder, henvisninger til statistikker mm. som man skal have kendskab til for at forstå artiklen til fulde. Denne forståelse skal hovedsageligt søges i dine studieretningsfag bioteknologi og matematik, men andre fag kan også bidrage.
• Du skal læse artiklerne grundigt og notere alle faglige begreber, metoder osv. Teoretisk viden om de faglige begreber kan evt. findes i baggrundslitteraturen (se på næste side).
• Du skal udvælge nogle af de ovenstående faglige begreber eller metoder og søge litteratur, der uddyber disse. Dette kan du så gentage indtil du har fundet det problem du vil arbejde videre med.
• Når du har defineret problemet, kan du begynde at stille arbejdsspørgsmål, til det du vil belyse, husk at du skal bruge de metoder der ligger i studieretningsfagene (bioteknologi og matematik) og den problemstilling, du har valgt, skal kunne belyses ved hjælp af disse to fag.
• Arbejdsspørgsmålene skal lede dig mod den egentlige problemformulering, der igen skal lede dig mod en disposition for selve opgaven.
• Du vil gennemføre forsøg i laboratoriet og efterfølgende databehandling, hvor du skal anvende din viden om matematiske modeller. Forsøgsdata og databehandling skal indgå i den endelige opgave.
Logbog:
• Det er en god ide at I skriver logbog over jeres arbejds- og skriveproces. Skriv lidt hver dag om hvordan arbejdet er skredet frem, hvilke udfordringer du havde og hvordan du løste dem. Det er ikke et referat af selve dagen, det er mere et indblik i de tankeprocesser, som du har været gennem i løbet af dagen. Skriv hvis du har været frustreret over en artikel, en film eller selve opgaven - men prøv at være specifik og undersøg hvad præcis der er frustrerende. Beskriv evt. strategier du anvender. Det kan være huskeremser til at huske formler eller andre strategier til at få styr på eksempelvis Michaelis-Menten kinetik.
• Til SOP-eksamen vil I blive spurgt ind til netop jeres arbejdsproces med projektet. Altså hvordan har I arbejdet med projektet? Hvilke udfordringer har I stødt på? Var det let at få fagene til at spille sammen? Hvorfor/hvorfor ikke? Lavede du en tidsplan over din skriveperiode? Hvordan brugte du vejledning? Hvilke udfordringer havde du med at finde empiri til opgaven?
Derfor er det en god ide allerede nu i SRC at træne jer selv i at være bevidst om netop disse trin i arbejdsprocessen. Det er vigtigt, at når I nu skal til at besvare en problemstilling at I samtidig tænker over hvordan I gør det - altså reflektere over de metoder I anvender.
Case-materiale:
Film/video:
• Enzymet fra isfjorden (på mitcfu.dk) (varighed: 29 min.)
• TED TALK by Adam Garske (How designing brand-new enzymes could change the world) (varighed: 13 min.)
Artikler (læses og analyseres i grupper på skolen mandag d.7/8):
• Kunstige enzymer, Aktuel Naturvidenskab 2003
• Enzymer i menneskets tjeneste, Dansk Veterinærtidsskrift 2007
• På jagt efter enzymer på Nordpolen, videnskab.dk 2009
• Svampen på toiletbrættet, Aktuel Naturvidenskab 2011
• Taranteller og Ikka-søjler gemmer på nye enzymer, videnskab.dk 2010
• Rationelt design af enzymer, Dansk Kemi 2015
• Fra halm til alkohol, Aktuel Naturvidenskab 2005
• PETase – vejen mod mindre plastaffald. Kemi i Fokus 2018 + https://www.biotechacademy.dk/undervisning/grundskole/nedbrydning_af_plastik/enzymerne_petase_og_mhetase/
• Metanens gåde løst: Forskere afslører hvordan levende organismer danner klimagas. Sciencenews.dk, 2026
• Enzymer skal gøre grise sundere og mere klimavenlige. Nationalt center for fødevarer og jordbrug, 9/8-2022
• Enzymet der knækker naturens hårdeste materialer. Sciencenews.dk, 2026
• Nye typer enzymer kan forbedre nedbrydning af biomasse. DTU.dk 2021 + ”Enzymet der knækker naturens hårdeste materialer”. (Det er ikke samme enzym der er tale om i de to artikler, men i begge berøres emnet om vigtigheden af at kunne nedbryde kitin).
Artiklerne findes på Lectio som pdf, men kan også findes online.
Derudover har vi samlet en række artikler der kan tjene til yderligere inspiration om emnet enzymer og bæredygtighed. Disse findes også som pdf på lectio.
Baggrundslitteratur:
• Afsnittet: Proteiner og enzymer i Bioteknologi A – HTX, bind 1 (https://bioteknologia-htx1.ibog.nucleus.dk/?id=173). Hele afsnittet er relevant. Vi gennemgik det på 2. årg.
• Teori om enzymkinetik fra Biotech Academy (https://www.biotechacademy.dk/undervisning/gymnasiale-projekter/alkohol-og-enzymkinetik/)(Se under de forskellige faner i teoriafsnittet længst nede på siden).
• Reaktionshastighed og enzymkinetik – hele kapitel 4 om enzymkinetik (https://bioteknologia-htx2.ibog.nucleus.dk/?id=136)
• Hovedtyper af enzymer (https://bioteknologia-htx2.ibog.nucleus.dk/?id=182) Se desuden beskrivelse af de enkelte enzymtyper i de efterfølgende afsnit.
|